Contrariamente ai materiali tipici, la cui conduttività elettrica diminuisce quando la forma dei materiali viene modificata da una sollecitazione di trazione applicata, il nuovo materiale sviluppato dal team di ricerca KIST mostra un drammatico aumento della conduttività sotto un carico di trazione di 3, 500%. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il team di ricerca del ricercatore Hyunseon Seo e del ricercatore senior Dr. Donghee Son del Korea Institute of Science and Technology's Biomedical Research Institute, il candidato post-dottorato Dr. Jiheong Kang e il professor Zhenan Bao dell'Università di Stanford (ingegneria chimica) hanno annunciato un nuovo materiale con elevata elasticità e alta conduttività elettrica, con la capacità di autoguarigione anche dopo essere stato sottoposto a forti sollecitazioni meccaniche. Il materiale potrebbe avere applicazione in dispositivi elettronici indossabili.
Prima di questo studio, Dott. Donghee Figlio, Dottor Jiheong Kang, e il Prof. Zhenan Bao ha sviluppato un materiale polimerico altamente elastico, può autoguarirsi senza l'aiuto di stimoli esterni anche se esposto ad acqua o sudore, e ha una resistenza meccanica simile a quella della pelle umana, rendendolo comodo da indossare per lunghi periodi di tempo.
Nel suo studio più recente, il team di ricerca KIST-Stanford ha sviluppato il nuovo materiale, che può essere utilizzato come interconnessione, poiché ha le stesse proprietà dei materiali indossabili esistenti e alti livelli di conduttività elettrica ed elasticità, caratteristiche che consentono la trasmissione stabile di elettricità e dati dal corpo umano ai dispositivi elettronici.
Il team di KIST-Stanford ha disperso micro-/nano-particelle d'argento in tutto il materiale polimerico altamente estensibile e auto-riparabile per ottenere un nuovo design per un materiale nanocomposito con elevata elasticità e alta conduttività elettrica.
Un complesso polimerico può autorigenerarsi per ripristinare la conduttività anche se è completamente tagliato. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Durante i test, il materiale sviluppato dal team KIST è stato utilizzato come interconnessione e fissato al corpo umano per consentire la misurazione dei segnali biometrici in tempo reale. I segnali sono stati quindi trasmessi a un braccio robotico, che imitava con successo e precisione i movimenti di un braccio umano in tempo reale.
Contrariamente ai materiali tipici, la cui conduttività elettrica (e quindi le prestazioni) diminuisce quando la forma dei materiali viene modificata da una sollecitazione di trazione applicata, il nuovo materiale sviluppato dal team di ricerca KIST mostra un drammatico aumento della conduttività sotto un carico di trazione del 3500 percento. Infatti, la conduttività elettrica è aumentata di oltre 60 volte, raggiungendo il più alto livello di conducibilità finora registrato a livello mondiale. Anche se il materiale è danneggiato o completamente tagliato, è in grado di autoguarirsi, una proprietà che sta già attirando l'attenzione del mondo accademico.
Il team di KIST ha studiato fenomeni che non sono ancora stati studiati nei materiali conduttivi esistenti. Il fenomeno mostrato nel nuovo materiale sviluppato dal team è "auto-potenziamento" elettrico, " che si riferisce all'auto-miglioramento della conduttività elettrica attraverso il riarrangiamento e l'autoallineamento delle micro/nano-particelle di un materiale quando il materiale viene stirato. Il team ha anche scoperto il meccanismo di tale comportamento dinamico delle micro/nano-particelle utilizzando analisi SEM e tomografia microcomputerizzata (μ-CT).
Seo ha detto, "Il nostro materiale è in grado di funzionare normalmente, anche dopo essere stati sottoposti a forze esterne estreme che causano danni fisici, e crediamo che verrà utilizzato attivamente nello sviluppo e nella commercializzazione di dispositivi elettronici indossabili di prossima generazione".
Figlio ha detto, "Poiché il risultato di questo studio è essenzialmente la tecnologia fondamentale necessaria per lo sviluppo di materiali che possono essere utilizzati nelle principali aree della Quarta Rivoluzione Industriale, come l'ingegneria medica, ingegnere elettrico, e robotica, ci aspettiamo che sarà applicabile a diversi campi."
Esiste un complesso polimerico che funge da interconnessione uomo-robot e può trasmettere i movimenti del braccio umano ai bracci del robot. Il materiale sviluppato dal team KIST è stato utilizzato come interconnessione e fissato al corpo umano per consentire la misurazione dei segnali biometrici in tempo reale. I segnali sono stati quindi trasmessi a un braccio robotico, che imitava con successo e precisione (in tempo reale) i movimenti di un braccio umano. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
